JP2012019683A - ゼロ電圧スイッチングモードで動作する、インターリーブされた複数の出力ステージを有するdc−dc電圧コンバータの閉ループ制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 このDC−DC電圧コンバータは、スイッチング周期(Td)で、出力ステージ(A1、A2)のスイッチ(K1、K2)を、上側制御閾値(+M)と下側制御閾値(−M)との間でスイッチングさせるクロック回路(6)を備えており、スイッチング閾値(Z)に近い値の制御閾値が、スイッチング閾値と組み合わされる。この方法において、各出力ステージに対して、オーバーラン期間(T1、T2)が測定され、1インターリーブサイクル(CY1、CY2)中に測定されたオーバーラン期間のうちの最小オーバーラン期間に等しい補正時間(Tc)が特定され、スイッチング周期から、補正時間の関数である先行時間(Ta)を減算することによって計算された最適化スイッチング周期(Td’)がクロック回路に適用される。
【選択図】図5
Description
− 各ステージが、交互に開閉されるように構成されている少なくとも2つの制御スイッチと、このステージからの出力電流を流すインダクタとを有している、互いにインターリーブされた複数のステージと、
− 与えられたスイッチング周期を有しており、制御スイッチを、上側制御閾値と下側制御閾値との間でスイッチングさせるように構成されているクロック回路であって、上側制御閾値と下側制御閾値とのうち、スイッチング閾値に近い値を有する制御閾値が、スイッチング閾値と組み合わされる組み合わせ制御閾値であるクロック回路。
この方法は、次のステップを含んでいる。
− 各ステージに対して、ステージからの出力電流の強度が、組み合わせ制御閾値と等しくなった時点と、このステージからの出力電流の強度が、スイッチング閾値と等しくなった時点との間の時間であるオーバーラン期間を測定するステップと、
− 複数のステージの全てに対して、オーバーラン期間が1回測定される時間に等しい1インターリーブサイクル中に、複数のステージに対して測定されたオーバーラン期間のうちの最小オーバーラン期間と等しい補正時間を特定するステップと、
− 与えられたスイッチング周期から、補正時間の関数である先行時間を減算することによって、クロック回路に対する最適化スイッチング周期を計算する計算ステップと、
− DC−DC電圧コンバータの各ステージからの出力電流間のインターリービングの閉ループ制御を行うために、最適化スイッチング周期を、クロック回路に適用するステップ。
この装置は、次のものを備えている。
− 各ステージに対して、このステージからの出力電流の強度が、組み合わせ制御閾値と等しくなった時点と、このステージからの出力電流の強度が、スイッチング閾値と等しくなった時点との間の時間であるオーバーラン期間を測定するように構成されている少なくとも1つのオーバーランブロックと、
− オーバーランブロックによって測定されたオーバーラン期間を記憶するための記憶装置と、
− 複数のステージの全てに対して、オーバーラン期間が1回測定される時間と等しい1インターリーブサイクル中に、複数のステージに対して測定されたオーバーラン期間のうちの最小オーバーラン期間と等しい補正時間を、記憶装置から特定するように構成されている補正ブロックと、
− 与えられたスイッチング周期から、補正時間の関数である先行時間を減算することによって、クロック回路に対する最適化スイッチング周期を計算し、かつDC−DC電圧コンバータの各ステージからの出力電流間のインターリービングの閉ループ制御を行うために、最適化スイッチング周期を、クロック回路に適用するように構成されている最適化ブロック。
(1) Td’=Td−Ta
4 制御スイッチ
5 閉ループ制御装置
6 制御クロック回路
11 オーバーランブロック
12 記憶装置
13 補正ブロック
14 最適化ブロック
21 上側コンパレータ
22 下側コンパレータ
30 制御モジュール
31 上側制御ブロック
32 下側制御ブロック
141 制限モジュール
142 調整モジュール
143 計算モジュール
A、A1、A2 出力ステージ
C1、C2 キャパシタ
CY1、CY2 インターリーブサイクル
Icons 電流設定値入力信号
Imb、Imf 平均値
Is、Is1、Is2 出力電流
Isg 総出力電流
K1、K2 スイッチ
L1、L2 インダクタ
M、Mh 上側閾値
N、Nh 下側閾値
P スイッチング範囲
S 他端
Sc 補正閾値
t0〜t2、TM、TN 時刻
T1、T2 オーバーラン期間
Ta 先行時間
Tc 補正時間
Td スイッチング周期
Td’ 最適化スイッチング周期
Te1、Te2 インターリーブ周期
Z スイッチング閾値
Claims (10)
- スイッチング閾値(Z)を有し、ゼロ電圧スイッチング(ZVS)モードで動作するDC−DC電圧コンバータの閉ループ制御のための方法であって、このDC−DC電圧コンバータは、
各ステージが、交互に開閉されるように構成されている少なくとも2つの制御スイッチ(K1、K2)と、このステージからの出力電流(Is)を流すインダクタ(L)とを有している、互いにインターリーブされた複数のステージと、
与えられたスイッチング周期(Td)を有しており、前記制御スイッチ(K1、K2)を、上側制御閾値(+M)と下側制御閾値(−M)との間でスイッチングさせるように構成されているクロック回路(6)であって、該上側制御閾値(+M)と下側制御閾値(−M)とのうち、前記スイッチング閾値(Z)に近い値を有する制御閾値(+M、−M)が、前記スイッチング閾値(Z)と組み合わされる組み合わせ制御閾値であるクロック回路(6)とを備えている方法において、
各ステージ(A1、A2)に対して、該ステージからの出力電流(Is)の強度が、前記組み合わせ制御閾値と等しくなった時点と、該ステージからの出力電流(Is)の強度が、前記スイッチング閾値(Z)と等しくなった時点との間の時間であるオーバーラン期間(T1、T2)を測定するステップと、
前記複数のステージ(A1、A2)の全てに対して、前記オーバーラン期間(T1、T2)が1回測定される時間と等しい1インターリーブサイクル(CY1、CY2)中に、前記複数のステージに対して測定されたオーバーラン期間のうちの最小オーバーラン期間と等しい補正時間(Tc)を特定するステップと、
前記与えられたスイッチング周期(Td)から、前記補正時間(Tc)の関数である先行時間(Ta)を減算することによって、前記クロック回路(6)に対する最適化スイッチング周期(Td’)を計算する計算ステップと、
前記DC−DC電圧コンバータの各ステージからの出力電流間のインターリービングの閉ループ制御を行うために、前記最適化スイッチング周期(Td’)を、前記クロック回路(6)に適用するステップとを有している方法。 - 前記先行時間(Ta)は、前記補正時間(Tc)と等しい、請求項1に記載の方法。
- 補正閾値(Sc)は、あらかじめ定められており、前記補正時間(Tc)が、該補正閾値(Sc)未満である場合に、前記先行時間(Ta)は、前記補正時間(Tc)と等しい、請求項1に記載の方法。
- 前記補正時間(Tc)が、前記補正閾値(Sc)を超過している場合に、前記先行時間(Ta)は、前記補正閾値(Sc)と等しい、請求項3に記載の方法。
- あらかじめ定められた回数のインターリーブサイクルの後に、前記計算ステップにおいて計算されている最適化スイッチング周期(Td’)から、最後のインターリーブサイクルにおいて特定された先行時間(Ta)を減算することによって更新された最適化スイッチング周期(Td’)が、前記クロック回路(6)に適用される、請求項1に記載の方法。
- 前記あらかじめ定められた回数は1回であり、各インターリーブサイクルの後に、そのインターリーブサイクルにおける最適化スイッチング周期(Td’)から、そのインターリーブサイクルにおいて特定された先行時間(Ta)を減算することによって再更新された最適化スイッチング周期(Td’)が、前記クロック回路(6)に適用される、請求項5に記載の方法。
- 各ステージが、交互に開閉されるように構成されている少なくとも2つの制御スイッチ(K1、K2)と、該ステージからの出力電流(Is)を流すインダクタ(L)とを有している、互いにインターリーブされた複数のステージを備えており、さらに、与えられたスイッチング周期(Td)を有し、前記制御スイッチ(K1、K2)を、上側制御閾値(+M)と下側制御閾値(−M)との間でスイッチングさせるように構成されているクロック回路(6)であって、該上側制御閾値(+M)と下側制御閾値(−M)とのうち、前記スイッチング閾値(Z)に近い値を有する制御閾値(+M、−M)が、前記スイッチング閾値(Z)と組み合わされる組み合わせ制御閾値であるクロック回路(6)を備えているDC−DC電圧コンバータの閉ループ制御のための、請求項1に記載の方法を実行する装置であって、
各ステージ(A1、A2)に対して、該ステージからの出力電流(Is)の強度が、前記組み合わせ制御閾値と等しくなった時点と、該ステージからの出力電流(Is)の強度が、前記スイッチング閾値(Z)と等しくなった時点との間の時間であるオーバーラン期間(T1、T2)を測定するように構成されている少なくとも1つのオーバーランブロック(11)と、
前記オーバーランブロック(11)によって測定された前記オーバーラン期間(T1、T2)を記憶するための記憶装置(12)と、
前記複数のステージ(A1、A2)の全てに対して、前記オーバーラン期間(T1、T2)が1回測定される時間と等しい1インターリーブサイクル(CY1、CY2)中に、前記複数のステージに対して測定されたオーバーラン期間のうちの最小オーバーラン期間と等しい補正時間(Tc)を、前記記憶装置(12)から特定するように構成されている補正ブロック(13)と、
前記与えられたスイッチング周期(Td)から、前記補正時間(Tc)の関数である先行時間(Ta)を減算することによって、前記クロック回路(6)に対する最適化スイッチング周期(Td’)を計算し、かつ前記DC−DC電圧コンバータの各ステージからの出力電流間のインターリービングの閉ループ制御を行うために、前記最適化スイッチング周期(Td’)を、前記クロック回路(6)に適用するように構成されている最適化ブロック(14)とを備えている装置。 - 閉ループ制御のための、請求項7に記載の装置(5)を備えているDC−DC電圧コンバータ。
- 請求項1に記載の方法を実行するためのコンピュータプログラム。
- 請求項9に記載のコンピュータプログラムが記憶されている記録媒体。
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